王志轩——污染物超低排放评估的探讨

时间: 2016-05-25 信息来源: 中国电力企业管理
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“超低排放”从2014年上半年起,在媒体报道燃煤电厂大气污染物治理成效中时有出现。到20149月,国家发展改革委等三部委发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(20142020年)》中,虽未直接采用这一提法,但在以后的有关文件中被确认。20153月的《政府工作报告》中明确提出,要“推动燃煤电厂超低排放改造”;同年12月,国务院常务会议决定,在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造;同月,国家环保部等三部委印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》(以下简称“方案”),明确提出“全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造是一项重要的国家专项行动”。

 政府文件中明确的燃煤电厂大气污染物“超低排放”是指“在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于103550毫克/立方米”,这显然是对超低排放的外延式说明,而非内涵式定义。同时,“方案”提出:要“制定燃煤电厂超低排放环境监测评估技术规范,修订煤电机组能效标准和能效最低限值标准……”,因此,研究评估体系及方法不仅对当前推进工作有现实意义,而且对排放标准修订、环境管理制度改革都有重要意义。本文从超低排放的评估方面进行一些探索,并对超低排放存在的一些问题进行分析。

 

超低排放评估体系及方法思考

  评估对象与目的

  首先,要分清超低排放评估的对象和目的。超低排放评估可分为对超低排放限值的合理性评估和具体项目达到超低排放要求的状态评估,也即普遍性和特殊性评估。二者具有联系和区别,在超低排放限值提出之前,后者应当是前者提出的基础,而当超低排放限值确定之后,前者应当是后者的依据。合理性评估分为两种情况,对已经确定了超低排放限值的情况进行评估和制订超低排放限值时对不同的情景值进行分析的评估。但不论是哪种情况,都要基于典型(样本)超低排放机组或者项目的环境效果、技术指标、经济代价、适用条件等要素的分析结果来开展。由于每个机组、设备的实际运行条件、原材料的价格、环境因素等千差万别,设备实际运行效果往往不等同于设备实际能力,因此不宜采用实际运行数据简单分析,而是要基于实际数据,考虑设计条件、外部条件变动等因素,采用规范的、可比性的方法进行科学全面分析。正如运动员的成绩只能通过标准化的比赛场所竞赛后才能确认一样,对于超低排放机组的投入产出分析,也必须在一个规范的规则之下才能用于排放限值制定和政策制定。决不能简单地认为某一电厂在某些条件下能够做到的事,所有的电厂都照搬能做到;超低排放要求也不能仅根据某些电厂通过168小时后的监测验收数据就做出规定。本文主要研究对已经确定了超低排放要求情况下的评估问题。

  其次,要清楚达到超低排放要求和达到超低排放状态不是一回事。如果只有法定的排放标准而没有明确的超低排放限值要求时,污染物排放即使做到了近零排放,也只能称为达标排放。这是因为电厂在实际运行中有的是按地方政府特殊要求运行,有的是按照其他环保要求运行,更多情况下是为了避免超标违法而尽可能远离限值运行。如在20世纪初的日本以及我国重点地区的一些电厂运行的除尘、脱硫设备,污染物实际排放浓度要大大低于排放标准,甚至低于现行的超低排放要求,但当时并未称超低排放。因此,超低排放是个相对概念,是相对于法定的排放标准而言的,它具备两个特征:一是明确的限值要求且可与排放标准的要素相比较;二是超低排放限值要求要严于法定排放标准。因此,评估超低排放的效果,是达到超低排放限值要求与达标排放限值要求之间的相对比较。如果用超低排放后电厂的预测排放量与实施前电厂实际排放量相比,会产生严重的误导作用,因为实施前的实际排放量并不一定是达标排放量,而实施后的预测排放量并不是实际排放量。

  评估指标体系构建

  由上分析可知,对超低排放的评估本质上是对超低排放限值的合理性评估,由于超低排放限值是相对于排放标准而表现的,因此评估体系的构建应根据排放标准制订的基本要求,并体现出超低排放的特点。我国环保法对排放标准制订的原则要求与国际上的通行做法基本相同,主要涉及三个方面,即环境质量影响、技术水平和经济代价。环境质量影响体现的是“目的”,技术水平体现的是“路径”,经济代价体现的是“支撑”。评估指标体系构建时,要尽量全面、简要、准确、方便反映超低排放的目的及本质属性,指标间应互相独立并从不同侧面反映超低排放的主要特征。

  目的指标——环境质量改善的指标。表达环保效果的指标有直接指标和间接指标。对大气污染控制而言,直接指标就是环境质量改善指标;间接指标一般包括污染物排放状况(排放总量、速率、绩效等)、达标排放率、单位国土面积上的污染物排放量、煤炭消费量等。直接指标容易获得,则不用或者只是辅助用间接指标。由于雾霾的影响是多种污染源和污染物共同作用的结果,必须将燃煤电厂的排放影响与燃煤散烧及其他污染源的排放影响的分担率进行分析,为决策者提供更全面的参考。超低排放除了减少常规污染物排放之外,有可能产生正向或者负向的环境效益,且可能对能耗、二氧化碳的排放产生影响,在评估中应当考虑。

  路径指标——技术水平指标。在实现环保要求的前提下,技术水平指标最终反映的是设备的可靠性,因此核心技术指标是可靠性指标。3项常规污染物控制设备一般是串联在烟气系统之上,一个关键部件会影响到整个设备的可靠性,而一个设备的可靠性往往影响到整个烟气治理系统的可靠性,进而烟气治理系统的可靠性也必然影响到机组的可靠性。超低排放对于内外部条件(如煤质及相关消耗性原材料等)都会产生不同的影响,需要做出必要的评估。此外,超低排放也要考虑到电力生产安全性、持续性、响应负荷变动特性等,尤其是在电力安全事故中,超低排放改造中安全生产事故已成为电力安全生产事故的多发区。

  支撑指标——经济代价指标。经济代价指标也分直接影响和间接影响。直接影响主要是分析在环境目标下的项目经济可行性问题,也是支撑环境指标的基石,脱离了经济代价的单纯环境指标没有实际意义。直接指标应当是投入经济成本在环境质量改善上的贡献率,这对于分析多污染源对区域环境质量的影响以及对全社会宏观影响是有重要价值的,如投入多少亿元,对环境质量改善起到了多少作用。但是,在实际工作中对单个具体项目往往难以分析,因为单个项目对环境质量的改善既要分析敏感点上的环境影响,也要分析影响范围,而这两个方面往往难以判定哪个更重要。综合考虑,采用了边际污染物减排的经济代价指标,兼顾了对多源和单源的评价需求,更便于与全社会(或者其他行业)边际污染控制成本相比较。根据笔者的多年实际工作经验和研究成果,提出了用于评价超低排放适用性的核心指标(直接指标)3个,辅助性指标(间接性指标)10个。原则性内容及简要解释见表。

燃煤电厂大气污染物超低排放评价指标体系.jpg

  对核心指标的可评估性进行简要分析。环境质量影响指标:超低排放要求中规定的3项污染物以及它们形成的二次污染物对环境质量的影响(损害),在《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中有对应的基准值,利用规范的环境影响评价技术方法可以做定量评估。对于典型机组影响,虽然在实际应用时有一定困难(主要是工作层面),但可以通过每个电厂(机组)环境影响报告书的评价结论简要推论分析。对于区域甚至全国性火电厂超低排放的环境效果,完全可以通过空气质量评价模型得出。技术水平指标:设备可靠性指标对于电厂来说已经有成熟而规范的要求,也有专门的电力可靠性管理机构,主要污染控制设备也已开展了可靠性统计,对于新的设备也完全可以按照设备可靠性管理要求进行分析评价。超低排放相关影响,如能效、物耗、二次污染以及对系统的安全性、稳定性都可以定量与定性分析。经济代价指标:单位污染物减排量成本变化实际上是难以分析,但又必须分析的。因为不同企业、改造程度不同,采用不同工艺、不同设备,建设、运行条件等差别很大,尤其是超低排放要求下相差数倍之多(如为了减少几毫克每立方米的污染排放浓度需要增加一台湿式除尘器),在具体分析时,应以典型项目进行解剖麻雀式的分析,然后寻找规律,进行规范的技术经济评价。对于国家已经明确了补贴电价的超低排放,分析经济代价时简单得多,但这种简单分析并不能体现出超低排放的真实经济代价,而只是体现了电价支付者的显性经济成本,因为真实成本会以多种方式最终传导到全社会。

 需要进一步指出的是,以上核心指标虽然是独立性指标,但指标之间仍然是互相影响的,如设备可靠性指标是以设备能够实现超低排放为前提的,如果没有这个前提,则提高设备可靠性没有意义;再如,可靠性提高了,环境效益好,但经济代价升高。在评估时要注意指标之间的关系。另外,以上指标直接用于评估时,需要进一步对指标进行规范性解释,并制定规范性、可操作性的指导文件,此工作已不是本文任务。

     评估指标体系应用

  指标主要解决“尺子”的问题,但用尺子测量的结果是否合适,则需要提出一个评分的基准(给指标赋值),且要制定出一个评出优良中差等的“分数线”。正如高考的分数线在全国不一样,对超低排放评估的分数线在全国也不一样,与各地的经济、环境、技术水平是密切相关的。如对于某一个地区电价增加3分钱也可承受,而在另一个地区电价不增也难以承受。超低排放的水平全国也应有所区别,绝不能“一刀切”。

 评分基准和“分数线”应当由政府部门委托第三方来制定。但基本的原则应坚持从全社会层面来衡量电厂超低排放的价值。企业根据各自的战略主动推进超低排放,虽然无可非议,甚至予以鼓励,但是某一具体企业的意愿并不等于社会层面的可行。比如,在某一地区,企业愿意每千瓦时增加2分钱甚至更高成本实施煤电超低排放,是因为这样做要比政府同意企业采用天然气发电成本(比煤电高出2~3角钱)要低90%以上。但是,政府应当考虑,如果将天然气用于民用替代散烧煤是否比用于发电有更好的社会效益和环境效益,要求企业以气电代煤电从全社会角度看是否合算。对于排放标准的制定,美国、欧盟等采用的是最佳可行技术(BAT)方法来制定,且针对行业(如电力)污染物排放控制的BAT技术文件制定时间平均耗时35年,所以,我们要以科学的态度评价超低排放的效果和合理性,也需要进行大量的技术工作和实践验证,对此应有充分的思想准备和技术准备。

 

考核及运用超低排放需要关注的重点

  超低排放考核时段值应加长

  在对超低排放进行考核时,由于排放浓度很低、波动性大,应当给企业合法运行留有合理的空间,防止变成企业被动性常态化违法。如可以将排放浓度任何1小时值超标考核明确为24小时(或者更长时间)平均值超标考核,对低负荷运行时脱硝不能投运造成的超标情况给予必要的豁免等。由于这些豁免性措施主要针对低排放浓度超标或者短时排放浓度超标的情况,且负荷减少的原因并不一定会造成排放速率(单位时间的排放量)增加,所以对环境质量的影响是轻微的。此外,这种要求还可以防止由于环保设备过量裕度和运行中增加能耗、物耗、二次污染(如脱硝过量喷氨造成氨逃逸)造成不必要浪费和环境影响。因此,科学考核机制和必要的豁免不仅必要,且在美国、欧盟等发达国家的排放标准中普遍采用。不过,当考核平均时段值加长时,不同时间尺度的排放限值宽严比较应经过时间修正后再比较。

  超低排放不应作为煤电可否发展的唯一环境判据

 用超低排放来扩大煤电的发展空间是不可取的。在达标排放条件,燃煤电厂对空气质量的影响完全可以满足环境质量要求,这不仅是排放标准制定理论和法律依据上的基本要求,而且也可通过实践检验证明。超低排放虽然会在达标排放要求下进一步削减3项常规污染物的排放,但关键是解决不了制约煤电发展的二氧化碳这个最大、最根本的因素。如果因为超低排放可以建更多的燃煤电厂,不仅不利于化解当前煤电产能相对过剩的矛盾,而且对于中国的低碳发展是不利的,对煤电行业未来的影响会更大。

 

结论与建议

  超低排放要求是相对于严于污染物排放标准的一种明确、可度量的行政要求。当没有超低排放要求时,低于排放标准限值的行为都为达标排放,而不能称为超低排放;超低排放的要求严于排放标准才有意义,当超低排放要求成为排放标准时,超低排放也不存在。

  超低排放效果的评估是排放标准限值与超低排放限值之差所带来的成本与效益的评估。评估所遵循的基本依据为法定的排放标准制订原则,即以环境质量、技术条件、经济条件相协调为总目标。

  通过建立简明、体现本质要求、可操作的评估指标体系,并从污染影响范围内全社会角度来评价超低排放的优良中差或适合性。评估的核心指标为环境质量的改善率、设备可靠性、单位污染物减排量成本3项指标,并可根据不同项目的特点及地区特点在10项辅助指标中选择。

  通过法制化轨道解决特定时期、特定情况下的污染治理问题。我国环保法规定地方可以制订比国家排放标准更严要求的标准,相对于国家标准,地方排放标准也可以理解为是超低排放要求,因此,超低排放的要求应尽可能通过地方排放标准实现。

  对超低排放要求适合性评估,与具体超低排放项目的评估虽然基本理念、原则相同,但具体方法有很大区别。对于具体项目的评估,主要是根据合同要求开展,但可通过对具体典型项目的评估来提取可比性的信息用于对超低排放普遍性的评估。对于具体评估工作应根据公正的第三方制定并经主管部门认可的规范性技术评估指南或导则来开展。

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